致冷型與非致冷型紅外線相機的差異 (四):放大倍率

文章撰寫:安新精密科技-技術部 2022.05

關於致冷型 (Cooled) 與非致冷型 (Uncooled) 紅外線相機,除了其他文章所提到的熱靈敏度積分時間取像率外,本篇說明放大倍率的差異。

名詞解釋

由於光學特性造成能搭配的鏡頭差異以及相機的積分時間的調整差異,以至於致冷型與非致冷型紅外線相機在視野範圍上有所差異;視野範圍,Field of View,簡稱 FOV。鏡頭倍率越高,造成 FOV 越小,也就是觀測到的視野範圍越小;換句話說,此時物體成像的放大倍率越大,越能看到微小的物體。其關係為下:

視野範圍 (FOV) = 相機感應器尺寸 / 鏡頭放大倍率

結果差異

以非致冷型紅外線相機,若相機感應器的一個像素尺寸為 17 μm,搭配放大倍率為 0.67 倍的鏡頭時,最終物體的成像則為 25 μm/pixel。同理,若搭配放大倍率為 1 倍的鏡頭,最終成像為 17 μm/pixel。而受限於光學特性,大多而言,放大倍率 1 倍已接近非致冷型紅外線相機所搭配鏡頭的極限。

反觀致冷型紅外線相機,若以 ImageIR® 7300 為例,相機的一個像素尺寸為 15 μm,搭配放大倍率為 1 倍的鏡頭 (15 μm/pixel) 只是入門;通常會使用到放大倍率為 3 倍 (5 μm/pixel) 的鏡頭;若需要看到更微小的物體,則能選用更高放大倍率的鏡頭,例如 8 倍鏡 (1.88 μm/pixel)。甚至能依待測物與量測特性,選擇使用放大倍率高達 12 倍 (1.25 μm/pixel) 或 30 倍 (0.5 μm/pixel) 的鏡頭。 下圖為同一待測物搭配不同放大倍率鏡頭的量測結果:

系統整合的量測平台

當放大倍率高過 3 倍時,對量測的環境要求相對較高,須同時考慮震動、景深、調焦等問題,搭配紅外線顯微鏡的整合平台,提供完整地控制、拼圖等功能,使得量測更容易。

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